電子測(cè)量技術(shù) 課件 ch08數(shù)據(jù)域測(cè)量

數(shù)據(jù)域測(cè)量第八章電子測(cè)量技術(shù)（第四版）十二五普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材高等學(xué)校電于信息類精品教材01概述概述邏輯分析儀（LogicAnalyzer）又稱邏輯示波器。隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)被廣泛地用在各個(gè)領(lǐng)域。微處理器的引入使系統(tǒng)以驚人的能力集成許多極其復(fù)雜的功能，但也帶來了一些新問題。要排除以微處理器為主的數(shù)字系統(tǒng)中產(chǎn)生的故障，或者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析，用過去傳統(tǒng)的測(cè)試方法和設(shè)備（如模擬示波器等）已無(wú)法勝任。因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是以離散時(shí)間為自變量的數(shù)據(jù)字，而不是以連續(xù)時(shí)間為自變量的波形。概述它與頻域和時(shí)域的信息不一樣，具有以下主要特征。①數(shù)字信息幾乎都是多位傳輸?shù)?，是按時(shí)序傳遞的，并常伴有競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象發(fā)生；②數(shù)字系統(tǒng)常由硬件和軟件構(gòu)成，其數(shù)字信息互相穿插、互相影響、難以區(qū)分，許多信息僅發(fā)生一次，出現(xiàn)偶然性或單次發(fā)生的信息；③對(duì)造成系統(tǒng)出錯(cuò)的誤碼?；煸谝淮_的數(shù)據(jù)流中，實(shí)際上只有在錯(cuò)誤已經(jīng)發(fā)生后，才能辨認(rèn)出來，這樣就要求捕捉導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的那些信息，以便查找出錯(cuò)誤的原因；④信息速度的變化范圍很大（如高速運(yùn)行的主機(jī)和低速的外圍設(shè)備）。由此可見，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的檢測(cè)不可能像對(duì)模擬系統(tǒng)那樣，用示波器及一般的電子測(cè)量?jī)x器是難以觀察和測(cè)量數(shù)字信息的。概述以上特點(diǎn)決定了對(duì)數(shù)字系統(tǒng)基本的檢測(cè)要求如下：①跟蹤與分析狀態(tài)數(shù)據(jù)流，這是對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行功能分析所必須的基本測(cè)量。跟蹤狀態(tài)流需要利用地址總線，最好同時(shí)也能觀測(cè)數(shù)據(jù)總線，以便分析總線的全面工作情況。需監(jiān)視的位數(shù)多達(dá)20?40位或更多，并且是同步進(jìn)行的。由于有的總線是復(fù)用的，因此要求測(cè)量時(shí)有選擇數(shù)據(jù)的能力。②為監(jiān)視總線上的數(shù)據(jù)流，需要設(shè)置一個(gè)觸發(fā)字。③對(duì)于分析異步總線，需要了解各信號(hào)狀態(tài)序列和每個(gè)信號(hào)在給定狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，以便判斷系統(tǒng)是否按正確的時(shí)序運(yùn)行。這就要求能分析信號(hào)狀態(tài)之間的時(shí)間關(guān)系。④需要捕捉干擾或毛刺。目前先進(jìn)的邏輯分析儀能同時(shí)檢測(cè)幾百路信號(hào)，觸發(fā)方式也很靈活。除邏輯分析儀外，數(shù)據(jù)域中還有很多測(cè)量?jī)x器，例如在數(shù)據(jù)通信中的誤碼儀等。02邏輯分析儀的特點(diǎn)邏輯分析儀的特點(diǎn)為了滿足數(shù)據(jù)域的檢測(cè)要求而發(fā)展起來的數(shù)據(jù)域測(cè)試儀，即邏輯分析儀，具有以下特點(diǎn)。(1)足夠多的輸入通道

(2)多種觸發(fā)方式(3)具有記憶能力

(4)具有負(fù)的延遲能力(5)具有限定能力

(6)靈活而直觀的顯示方式(7)具有驅(qū)動(dòng)時(shí)域儀器的能力

(8)可靠的毛刺檢測(cè)能力(9)其他特點(diǎn)03邏輯分析儀的分類邏輯分析儀的分類邏輯狀態(tài)分析儀是以“0”、“1”字符或助記符顯示被測(cè)系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)的。它的特點(diǎn)是顯示直觀，顯示的每一位與各通道輸入數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。邏輯狀態(tài)分析儀對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，即檢查在系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的信息狀態(tài)。因此，它是用被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)鐘來控制記錄速度的，與被測(cè)系統(tǒng)同步工作。這就是邏輯狀態(tài)分析儀的主要特點(diǎn)。邏輯狀態(tài)分析儀的另一個(gè)特點(diǎn)是，它能有效地進(jìn)行程序的動(dòng)態(tài)調(diào)試，這就對(duì)中、大規(guī)模邏輯電路，以微處理器為中心的數(shù)字系統(tǒng)，以及軟件的測(cè)試提供了方便。1邏輯狀態(tài)分析儀邏輯分析儀的分類邏輯定時(shí)分析儀用時(shí)間圖來顯示被測(cè)信號(hào)，顯示的是一連串類似方波的偽波形，這些波形是根據(jù)預(yù)先選定的0和1所代表的高低電平，經(jīng)過處理后的邏輯狀態(tài)關(guān)系圖，而X軸以所選定的時(shí)鐘脈沖時(shí)間作為時(shí)基。這類分析儀都具備鎖定功能，從而方便地對(duì)微處理器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和維修，提供了新的測(cè)試方法。因此，邏輯定時(shí)分析儀對(duì)硬件的檢測(cè)較為方便。2邏輯定時(shí)分析儀邏輯分析儀的分類為了說明數(shù)據(jù)域的含義，最好的方法是將時(shí)域、頻域及數(shù)據(jù)域進(jìn)行比較。（1）時(shí)域（2）頻域（3）數(shù)據(jù)域3數(shù)據(jù)域與數(shù)據(jù)域儀器04邏輯分析儀的基本工作原理邏輯分析儀的基本工作原理邏輯分析儀組成的原理框圖如圖8.4.1所示。由圖可見，邏輯分析儀主要由數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩種電路組成。數(shù)據(jù)捕獲電路用來捕獲并存儲(chǔ)要觀察的數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)輸入電路將各通道的輸入變換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)流；而觸發(fā)產(chǎn)生電路則根據(jù)數(shù)據(jù)捕獲方式，在數(shù)據(jù)流中搜索特定的數(shù)據(jù)字，當(dāng)搜索到特定的數(shù)據(jù)字時(shí)，就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)去控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器開始存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)或停止存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便將數(shù)據(jù)流進(jìn)行分塊。05邏輯分析儀的主要電路邏輯分析儀的主要電路邏輯分析儀是一臺(tái)復(fù)雜的測(cè)試儀器，下面簡(jiǎn)述邏輯分析儀主要電路的功能與作用。1.數(shù)據(jù)獲取控制電路2.圖形顯示（MAP）電路3.數(shù)據(jù)整形和邏輯電平轉(zhuǎn)換電路4.并行數(shù)據(jù)輸入電路5.限定與觸發(fā)識(shí)別電路06邏輯分析儀的主要工作方式邏輯分析儀的主要工作方式邏輯分析儀的主要工作方式有以下幾點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)的采集方式2.觸發(fā)與跟蹤方式3.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)4.數(shù)據(jù)顯示的區(qū)別5.數(shù)據(jù)的建立和保持時(shí)間6.最高工作頻率7.影響時(shí)間分辨率的因素07邏輯狀態(tài)分析儀邏輯狀態(tài)分析儀這里以國(guó)產(chǎn)典型邏輯狀態(tài)分析儀為例敘述其工作原理。它用二進(jìn)制碼“0”或“1”顯示各種組合數(shù)據(jù)電平的狀態(tài)，每一位與各通道輸入數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，采用被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘同步方式工作，并以真值表格式顯示并行輸入數(shù)據(jù)。它使用方便、觀察直觀，較適用于對(duì)小型和微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件的程序調(diào)試和故障查找，并可用于對(duì)邏輯電路及數(shù)據(jù)集成電路的測(cè)試和故障檢測(cè)。08邏輯分析儀的應(yīng)用邏輯分析儀的應(yīng)用學(xué)習(xí)邏輯分析儀的主要目的在于應(yīng)用。在基本掌握其工作原理的基礎(chǔ)上，通過自己的實(shí)踐才能逐步用以解決具體工作中的實(shí)際問題。本節(jié)舉幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例以開闊思路。使用不同型號(hào)的分析儀，還應(yīng)了解其具體操作方法。對(duì)于邏輯狀態(tài)分析儀，顯示數(shù)據(jù)流是最基本的用途。如果要測(cè)試二十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器的狀態(tài)流，將探極的四個(gè)通道接到被測(cè)計(jì)數(shù)器的輸出端，不用的通道全部置OFF位；然后選擇觸發(fā)字，若選0000，觸發(fā)方式置起始顯示，時(shí)鐘輸入用計(jì)數(shù)器的CP進(jìn)行同步。在CRT上將顯示出二十六進(jìn)制的輸出狀態(tài)流09邏輯分析儀的選用原則和使用要點(diǎn)邏輯分析儀的選用原則和使用要點(diǎn)1.廉價(jià)型邏輯分析儀廉價(jià)型邏輯分析儀的主要特點(diǎn)是功能比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。1選用原則2.通用型邏輯分析儀通用型邏輯分析儀的特點(diǎn)是功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣。3.高性能邏輯分析儀高性能邏輯分析儀的通道數(shù)不少于64個(gè)，最高內(nèi)部釆樣時(shí)鐘頻率不低于200MHz，有數(shù)據(jù)輸出能力，數(shù)據(jù)發(fā)生器輸出通道數(shù)大于40個(gè)。邏輯分析儀的選用原則和使用要點(diǎn)①邏輯分析儀探頭較多，每個(gè)探頭與被測(cè)點(diǎn)連接時(shí)必須將該探頭的地線盡量靠近測(cè)試點(diǎn)附近處接地，以避免誤觸發(fā)或影響時(shí)序分析精度。②高檔邏輯分析儀的內(nèi)部高速器件較多，儀器一般有一定的預(yù)熱時(shí)間。③要非常清楚地了解被測(cè)信號(hào)的電平特性，以選擇合